Ⅲ-Ⅴ族半导体材料包括GaAs、InGaAs、GaN在现代微电子工业和光电领域的占据重要的地位，GaN材料由于宽的禁带和高的热导率等独特性质吸引了人们的广泛关注。随着信息时代的发展和人们生活质量的提高，宽带宽可集成式太赫兹器件在未来生物医学、国防安全、工业领域等方面具有广阔的应用前景。在这方面，研究Ⅲ-Ⅴ族器件的直流和太赫兹频率响应特性对实现单片集成光谱系统来说具有重要意义，本文的主要结果如下:　　 1、研究了基于GaN材料体系的极化特性，利用氮化物材料的不同极化特性可以调制器件的导带边能量分布形式，对AlGaN/GaN/InGaN/GaN双异质结器件的热电子效应进行了一系列研究，包括载流子传输模型的建立、基于界面散射研究其对器件高场输出特性的影响。结果发现:器件在高电场下的负微分电阻主要由于沟道载流子的非均匀分布形成尖锐的势垒所造成的，由于载流子的高能量非平衡分布使得沟道局域着过多的热光学声子能量，造成严重的自加热效应。电子—声子相互作用能量要比所提供的功率要高一个数量级以上，热电子和热声子温度在电流线性区可以保持近似相等，高铝组分和晶格匹配新型势垒器件结构可以有效抑制器件的自加热效应。　　 2、研究了器件载流子的弹道输运特性，表明在交变信号下由于载流子延迟效应短沟道器件呈现非单纯电阻行为，这表明器件在高频下可以呈现共振响应或可以形成振荡回路。在考虑局部沟道效应时器件沟道可以等效成分布式RLC传输线，这时经典理论和量子理论可以得到一致的结果，本文介绍了等离子体波所导致的非线性特性和光学响应形成的机理问题，并比较该原理器件相对于传统探测方法的独特优势之处。研究了不同材料器件下的电子特征传播长度，对弹道器件的流体力学不稳定现象的产生作了说明。并针对沟道区域中等离子体波色散特性，对比不同材料体系下的器件结构特征对工艺的要求。　　 3、研究了太赫兹辐射激发器件沟道等离子体波的物理过程，对于GaN基器件由于沟道高的载流子浓度，可以克服其他异质结构出现的2THz以上频率信号急剧衰减现象，并有望实现室温可调工作。基于流体力学模型，建立了太赫兹—等离子体波电磁耦合理论模型，对等离子体波的偶极振动规律进行研究。由于沟道非理想特性，等离子体波共振频率受边缘沟道的影响可以出现新的电压可调性质，并与传输线模型所预测的结果相一致。在本文中研究了等离子体波的共振增强和衰减现象，包括等离子体波模间散射展宽和模间互激发现象。　　 4、具体分析了AlN和双沟道器件的等离子体波共振特性，包括电子间库仑相互作用、等离子体波相互作用导致的模式分裂和增强现象，结果表明GaN材料器件在1～10THz频率有望实现室温太赫兹信号转换，而在10THz以上由于Restralen带的存在，等离子体波的激发受到抑制作用，为了有效激发等离子体波共振模式，多维等离子体晶体可以实现自耦合和宽带可调特性。